- Термометр сопротивления
-
Термо́метр сопротивле́ния — электронный прибор, предназначенный для измерения температуры и основанный на зависимости электрического сопротивления металлов, сплавов и полупроводниковых материалов от температуры[1]. В последнем случае называется термосопротивле́нием, терморези́стором или термистором[2].
Металлический термометр сопротивления
Представляет собой резистор, выполненный из металлической проволоки или плёнки и имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры. Наиболее распространённый тип термометров сопротивления — платиновые термометры. Это объясняется тем, что платина имеет высокий температурный коэффициент сопротивления и высокую стойкость к окислению. Эталонные термометры изготавливаются из платины высокой чистоты с температурным коэффициентом не менее 0,003925. В качестве рабочих средств измерений применяются также медные и никелевые термометры. Действующий стандарт на технические требования к рабочим термометрам сопротивления: ГОСТ 6651-2009 (Государственная система обеспечения единства измерений. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний). В стандарте приведены диапазоны, классы допуска, таблицы НСХ и стандартные зависимости сопротивление-температура. Стандарт соответствует международному стандарту МЭК 60751 (2008). В стандарте впервые отказались от нормирования конкретных номинальных сопротивлений. Сопротивление изготовленного термометра может быть любым. Промышленные платиновые термометры сопротивления в большинстве случаев используются со стандартной зависимостью сопротивление-температура (НСХ), что обуславливает погрешность не лучше 0,1 °C (класс АА при 0 °C). Термометры сопротивления на основе напыленной на подложку плёнки отличаются повышенной вибропрочностью, но меньшим диапазоном температур. Максимальный диапазон, в котором установлены классы допуска платиновых термометров для проволочных чувствительных элементов составляет 660 °C (класс С), для плёночных 600 °C (класс С).
Термисторы
Термистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. Для термистора характерны большой температурный коэффициент сопротивления , простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках, стабильность характеристик во времени.
Зависимость сопротивления от температуры
Для промышленных платиновых термометров сопротивления используется уравнение Каллендара-Ван Дьюзена (en), с известными коэффициентами, которые установлены экспериментально и нормированы в международном стандарте МЭК 60751:
Здесь, сопротивление при T °C, сопротивление при 0 °C, и константы (для платинового сопротивления) -
Поскольку коэффициенты B и C относительно малы, сопротивление растёт почти линейно по мере роста температуры.
Для термометров повышенной точности выполняется градуировка в ряде температурных точек и определяются индивидуальные коэффициенты вышеприведенной зависимости.[3]
Существуют полупроводниковые термометры сопротивления — при увеличении температуры, сопротивление этих датчиков уменьшается. Применяются обычно на транспорте. Для подключения используют обычно 2-х проводную схему подключения.
Существует 3 схемы включения датчика в измерительную цепь:
- 2-х проводная
В схеме подключения простейшего термометра сопротивления используется два провода. Такая схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление выводов включается в измеренное сопротивление и приводит к появлению дополнительной погрешности. Такая схема не применяется для термометров класса А и АА.
- 3-х проводная обеспечивает значительно более точные измерения, за счёт того, что появляется возможность измерить отдельно сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления.
- 4-х проводная — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов. Недостаток — увеличение объёма используемого материала, стоимости и габаритов сборки. Невозможно использовать в четырехплечем мосте Уинстона.
В промышленности наиболее распространенной является трёхпроводная схема. Для точных, эталонных измерений используется только четырёхпроводная схема.
Преимущества термометров сопротивления
- Высокая точность измерений (обычно лучше ±1 °C), может доходить до 0,13м °C(0,00013).
- Возможноcть исключения влияния изменения сопротивления линий связи на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений
- Практически линейная характеристика
Недостатки термометров сопротивления
- Малый диапазон измерений (по сравнению с термопарами)
- Более дорогой (по сравнению с термопарами), если это платиновый термометр сопротивления типа ТСП
- Требуется дополнительный источник питания для определения температуры
Таблица сопротивлений некоторых термометров сопротивления
Сопротивление в Омах (Ω) Температура
в °CPt100 Pt1000 нем. PTC нем. NTC NTC NTC NTC NTC Typ: 404 Typ: 501 Typ: 201 Typ: 101 Typ: 102 Typ: 103 Typ: 104 Typ: 105 −50 80,31 803,1 1032 −45 82,29 822,9 1084 −40 84,27 842,7 1135 50475 −35 86,25 862,5 1191 36405 −30 88,22 882,2 1246 26550 −25 90,19 901,9 1306 26083 19560 −20 92,16 921,6 1366 19414 14560 −15 94,12 941,2 1430 14596 10943 −10 96,09 960,9 1493 11066 8299 −5 98,04 980,4 1561 31389 8466 0 100,00 1000,0 1628 23868 6536 5 101,95 1019,5 1700 18299 5078 10 103,90 1039,0 1771 14130 3986 15 105,85 1058,5 1847 10998 20 107,79 1077,9 1922 8618 25 109,73 1097,3 2000 6800 15000 30 111,67 1116,7 2080 5401 11933 35 113,61 1136,1 2162 4317 9522 40 115,54 1155,4 2244 3471 7657 45 117,47 1174,7 2330 6194 50 119,40 1194,0 2415 5039 55 121,32 1213,2 2505 4299 27475 60 123,24 1232,4 2595 3756 22590 65 125,16 1251,6 2689 18668 70 127,07 1270,7 2782 15052 75 128,98 1289,8 2880 12932 80 130,89 1308,9 2977 10837 85 132,80 1328,0 3079 9121 90 134,70 1347,0 3180 7708 95 136,60 1366,0 3285 6539 100 138,50 1385,0 3390 105 140,39 1403,9 110 142,29 1422,9 150 157,31 1573,1 200 175,84 1758,4 Функция получения значения температуры (C++)
Приведённый ниже код позволяет получить значение температуры датчика Pt100 или Pt1000 из его текущего сопротивления.
float GetPt100Temperature(float r) { float const Pt100[] = { 80.31, 82.29, 84.27, 86.25, 88.22, 90.19, 92.16, 94.12, 96.09, 98.04, 100, 101.95, 103.9, 105.85, 107.79, 109.73, 111.67, 113.61, 115.54, 117.47, 119.4, 121.32, 123.24, 125.16, 127.07, 128.98, 130.89, 132.8, 134.7, 136.6, 138.5, 140.39, 142.29, 157.31, 175.84, 195.84}; int t = -50, i, dt = 0; if (r > Pt100[i = 0]) while (250 > t) { dt = (t < 110) ? 5 : (t > 150) ? 50 : 40; if (r < Pt100[++i]) return t + (r - Pt100[i-1]) * dt / (Pt100[i] - Pt100[i-1]); t += dt; }; return t; } float GetPt1000Temperature(float r) { return GetPt100Temperature(r / 10); }
Примечания
См. также
Категории:- Измерительные приборы
- Датчики
Wikimedia Foundation. 2010.